JP4728129B2 - Marine steel with excellent corrosion resistance and toughness - Google Patents

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本発明は、耐食性および靭性に優れた船舶用鋼材に関し、特に、海水中の塩分や恒温多湿に曝される環境下、硫黄分含有環境下における耐食性および靭性に優れた船舶用鋼材に関するものである。本発明の鋼材は、例えば、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦などの船舶における主要な構造材(外板、バラストタンク、原油タンクなど)に好適に用いられる。   The present invention relates to marine steel materials having excellent corrosion resistance and toughness, and more particularly to marine steel materials having excellent corrosion resistance and toughness in an environment exposed to salt and constant temperature and humidity in seawater and in environments containing sulfur. . The steel material of the present invention is suitably used for main structural materials (outer plates, ballast tanks, crude oil tanks, etc.) in ships such as crude oil tankers, cargo ships, cargo passenger ships, passenger ships and warships.

石油系燃料を輸送するタンカーなどの船舶における主要な構造材は、塩分を含む恒温多湿下に曝されたり、石油類や海水中の硫酸塩などに由来する硫黄分を含む環境下に曝されるため、耐食性に優れていることが要求されている。そのため、これまでは、船舶用鋼材に塗装を施したり、電気防食を行ったりしていた。   Major structural materials in ships such as tankers that transport petroleum-based fuels are exposed to constant temperature and high humidity containing salt, or to environments containing sulfur derived from petroleum and sulfates in seawater. Therefore, it is required to have excellent corrosion resistance. For this reason, until now, paints have been applied to marine steels and anticorrosion has been carried out.

このうち、重塗装に代表される塗装を行った場合、塗膜欠陥が生成する可能性が高く、製造工程における衝突等によって塗膜が損傷する恐れもあるため、素地鋼材が露出することが多い。このような鋼材露出部分では、局部的な腐食(局部腐食)が集中的に進むため、例えば、石油類タンクに貯蔵されている石油系液体燃料が早期に漏洩する。   Of these, when coatings represented by heavy coating are performed, there is a high possibility that a coating film defect is generated, and the coating film may be damaged due to a collision or the like in the manufacturing process, so the base steel material is often exposed. . In such a steel exposed portion, since local corrosion (local corrosion) proceeds intensively, for example, petroleum-based liquid fuel stored in a petroleum tank leaks early.

一方、電気防食法は、海水中に完全に浸漬された部位に対しては非常に有効であるが、大気中で海水飛沫を受ける部位などには、防食に必要な電気回路が形成されないため、防食効果が十分に発揮されないことがある。また、防食用の流電陽極が消耗したり脱落するなどして消失すると、激しい腐食が直ちに進行する恐れがある。   On the other hand, although the anticorrosion method is very effective for a part completely immersed in seawater, an electrical circuit necessary for anticorrosion is not formed in a part that receives seawater splashes in the atmosphere. The anticorrosion effect may not be fully exhibited. In addition, if the anticorrosive galvanic anode is consumed or lost due to dropping off, severe corrosion may proceed immediately.

上記の他、鋼材自体の耐食性を向上させる技術も提案されている(特許文献1、特許文献2など)。特許文献1は、MgやCuの含有量が適切に制御された造船用耐食鋼の技術に関し、無塗装であっても優れた耐食性を有することが記載されている。また、特許文献2は、NiおよびCuの含有量が適切に制御された船舶用鋼材の技術に関し、過酷な腐食環境下に曝されるバラストタンクに適用しても優れた耐塗装損傷性を発揮することが記載されている。   In addition to the above, techniques for improving the corrosion resistance of the steel material itself have also been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). Patent Document 1 describes a technique for corrosion-resistant steel for shipbuilding in which the contents of Mg and Cu are appropriately controlled and has excellent corrosion resistance even without coating. Further, Patent Document 2 relates to a technology for marine steel materials in which the contents of Ni and Cu are appropriately controlled, and exhibits excellent coating damage resistance even when applied to a ballast tank exposed to a severe corrosive environment. It is described to do.

しかしながら、上記の方法は、いずれも、より厳しい腐食環境下での耐食性向上作用に劣っている。特に、局部腐食に対する耐食性は不充分であり、なかでも、すきま腐食に対する耐食性の低下は深刻な問題を招いている。すきま腐食は、鋼材と異物との接触部分や、防食塗膜の損傷部分などの「すきま」部分に生じる腐食であり、腐食速度が大きいため、船舶などの寿命を低下させる主な原因となっている。   However, any of the above methods is inferior in the effect of improving the corrosion resistance under a more severe corrosive environment. In particular, the corrosion resistance against local corrosion is insufficient, and in particular, the deterioration of the corrosion resistance against crevice corrosion poses a serious problem. Crevice corrosion is corrosion that occurs at the `` crevice '' part such as the contact part between steel and foreign matter or the damaged part of the anticorrosion coating film, and because of the high corrosion rate, it is the main cause of shortening the life of ships etc. Yes.

このような局部腐食やすきま腐食は、特に、石油系液体燃料タンクなどの石油類タンクで顕著に見られる。石油類タンクの場合、鋼板表面に形成されるオイルコートの欠陥部分で局部腐食が顕著に進行する。この欠陥部分は、原油タンカーなどの運航時に、原油が移動したり船体が変形するなどして修復されたり、新たに形成されると考えられるため、局部腐食は、1箇所に集中することなく、鋼材のほぼ全面に進展する。また、石油類タンクでは、すきま腐食も顕著に生じるため、耐局部腐食性や耐すきま腐食性に優れた鋼材の向上が切望されている。   Such local corrosion and crevice corrosion are particularly noticeable in petroleum tanks such as petroleum liquid fuel tanks. In the case of petroleum tanks, local corrosion proceeds remarkably at the defective part of the oil coat formed on the steel plate surface. This defective part is thought to be repaired or newly formed by the movement of crude oil, deformation of the hull, etc. during operations of crude oil tankers, etc., so local corrosion does not concentrate in one place, Progresses to almost the entire surface of steel. In addition, since crevice corrosion also occurs remarkably in petroleum tanks, it is desired to improve steel materials having excellent local corrosion resistance and crevice corrosion resistance.

局部腐食に対する耐食性向上技術として、例えば、特許文献3から特許文献5が挙げられる。これらは、いずれも、鋼材中の化学成分が適切に制御された技術に関し、例えば、特許文献3には、Cu、Ni、Cr,Mo、Sb、Snの含有量が適切に制御された原油および重油貯蔵庫用耐食鋼が、特許文献4には、Cu、Ni,Cr,Alの含有量が適切に制御されたカーゴオイルタンク用鋼材が、特許文献5には、Cu、Ni,Mo、Crの含有量が適切に制御された原油タンク底板用鋼材が、それぞれ、記載されている。これらの技術により、全面腐食や局部腐食に対する耐食性は高められるが、更なる向上が望まれている。また、上記の特許文献は、いずれも、すきま腐食に対する耐食性については充分留意されていないため、耐すきま腐食性の改善が強く望まれている。
特開2000−17381号公報 特許請求の範囲等 特開2002−266052号公報 特許請求の範囲等 特開2001−214236号公報 特許請求の範囲等 特開2003−82435号公報 特許請求の範囲等 特開2004−2948号公報 特許請求の範囲等
As a technique for improving corrosion resistance against local corrosion, for example, Patent Document 3 to Patent Document 5 can be cited. These all relate to a technique in which chemical components in steel are appropriately controlled. For example, Patent Document 3 discloses a crude oil in which the contents of Cu, Ni, Cr, Mo, Sb, and Sn are appropriately controlled. Corrosion resistant steel for heavy oil storage, Patent Document 4 discloses a steel material for a cargo oil tank in which the contents of Cu, Ni, Cr, and Al are appropriately controlled. Patent Document 5 discloses Cu, Ni, Mo, and Cr. Steel materials for crude oil tank bottom plates whose contents are appropriately controlled are described respectively. Although these techniques increase the corrosion resistance against general corrosion and local corrosion, further improvement is desired. In addition, none of the above-mentioned patent documents pays sufficient attention to the corrosion resistance against crevice corrosion. Therefore, improvement of crevice corrosion resistance is strongly desired.
JP, 2000-17381, A Claims etc. JP, 2002-266052, A Claims etc. JP, 2001-214236, A Claims etc. JP, 2003-82435, A Claims etc. JP, 2004-2948, A Claims etc.

前述したように、船舶用鋼材では、特に、すきま腐食に対する耐食性の改善が強く望まれているにもかかわらず、前述した特許文献に記載の方法は、この要求特性を充分満足していない。   As described above, in the marine steel materials, in particular, although the improvement of the corrosion resistance against crevice corrosion is strongly desired, the method described in the above-mentioned patent document does not sufficiently satisfy the required characteristics.

更に、船舶用鋼材には、衝突時の安全性の確保などを考慮し、靭性に優れていることも要求されている。   Furthermore, marine steel materials are also required to have excellent toughness in consideration of ensuring safety during a collision.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、耐食性および靭性に優れた船舶用鋼材を提供すること、詳細には、塗装や電気防食を施さなくても、塩分を含む恒温多湿環境下や、硫黄分を含む環境下における耐食性が高められ、特に、すきま腐食に対する耐食性が著しく高められた船舶用鋼材を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide marine steel materials excellent in corrosion resistance and toughness. Specifically, even if it does not give paint or cathodic protection, it contains salt. An object of the present invention is to provide a marine steel material that has improved corrosion resistance in a constant temperature and high humidity environment or an environment containing sulfur, and in particular, the corrosion resistance against crevice corrosion is remarkably enhanced.

上記課題を解決することのできた本発明の船舶用鋼材は、C:0.01〜0.30%(質量%の意味。以下同じ)、Si:0.01〜2.0%、Mn:0.01〜2.0%、Al:0.005〜0.10%、Bi:0.0005〜0.40%、P:0.003〜0.050%を含有し、残部:Feおよび不可避不純物であり、下式(1)および(2)を満足することに要旨が存在する。
[P]×7+[Bi]<0.50% ・・・ (1)
0.050≦[P]/[Bi]≦5.0 ・・・ (2)
The marine steel material of the present invention that has solved the above-mentioned problems is: C: 0.01 to 0.30% (meaning mass%; the same applies hereinafter), Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0 0.01 to 2.0%, Al: 0.005 to 0.10%, Bi: 0.0005 to 0.40%, P: 0.003 to 0.050%, balance: Fe and inevitable impurities And there is a gist in satisfying the following formulas (1) and (2).
[P] × 7 + [Bi] <0.50% (1)
0.050 ≦ [P] / [Bi] ≦ 5.0 (2)

好ましい実施形態において、更に、Cu:0.01〜5.0%、Ni:0.01〜5.0%、Cr:0.01〜5.0%、およびTi:0.005〜0.20%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する。   In a preferred embodiment, Cu: 0.01-5.0%, Ni: 0.01-5.0%, Cr: 0.01-5.0%, and Ti: 0.005-0.20 % At least one selected from the group consisting of%.

好ましい実施形態において、更に、Ca:0.0005〜0.020%及び/又はMg:0.0005〜0.020%を含有する。   In preferable embodiment, Ca: 0.0005-0.020% and / or Mg: 0.0005-0.020% are contained further.

好ましい実施形態において、更に、Sn:0.001〜0.30%、As:0.001〜0.30%、およびSb:0.001〜0.30%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する。   In a preferred embodiment, it further contains at least one selected from the group consisting of Sn: 0.001 to 0.30%, As: 0.001 to 0.30%, and Sb: 0.001 to 0.30%. To do.

好ましい実施形態において、更に、B:0.0001〜0.010%、V:0.01〜0.50%、およびNb:0.003〜0.50%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する。   In a preferred embodiment, it further contains at least one selected from the group consisting of B: 0.0001 to 0.010%, V: 0.01 to 0.50%, and Nb: 0.003 to 0.50%. To do.

好ましい実施形態において、上記の鋼材は、原油タンクに用いられる。   In a preferred embodiment, the steel material is used for a crude oil tank.

本発明は、上記の構成を有しているため、耐全面腐食性、腐食均一性、耐すきま腐食性、および塗装耐食性のいずれもが高められ、しかも靭性にも優れた船舶用鋼材を提供することができた。本発明の鋼材は、例えば、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦などの船舶における構造材(外板、バラストタンク、原油タンクなど)に好適に用いられ、とりわけ、原油タンクに好適に用いられる。   Since the present invention has the above-described configuration, it provides a marine steel material that has improved overall corrosion resistance, corrosion uniformity, crevice corrosion resistance, and paint corrosion resistance, and is excellent in toughness. I was able to. The steel material of the present invention is suitably used for structural materials (outer plates, ballast tanks, crude oil tanks, etc.) in ships such as crude oil tankers, cargo ships, cargo passenger ships, passenger ships, warships, etc., and particularly suitable for crude oil tanks. It is done.

本発明者は、海水に起因する塩分付着と湿潤による腐食や、石油類や海水中の硫酸塩などからの硫黄分に起因する腐食のうち、特に、すきま部で発生するすきま腐食に対する耐食性が高められた鋼材を提供するため、検討を行った。その結果、Biを積極的に添加し、且つ、BiをPとの関係で所定範囲に制御すると所望の耐食性が確保され、しかも、靭性にも優れた鋼材が得られることを見出し、本発明を完成した。   The present inventor has improved corrosion resistance especially against crevice corrosion occurring in the crevice, among corrosion due to salt adhesion and wetting caused by seawater, and corrosion caused by sulfur from petroleum and sulfates in seawater. In order to provide the obtained steel material, it examined. As a result, when Bi is positively added and Bi is controlled within a predetermined range in relation to P, it is found that a desired corrosion resistance is ensured and a steel material excellent in toughness can be obtained. completed.

このようにBiおよびPを制御することによって耐食性が向上するメカニズムは、詳細には不明であるが、以下のように推察される。   Thus, although the mechanism in which corrosion resistance improves by controlling Bi and P is unknown in detail, it is guessed as follows.

まず、海水や恒温多湿環境下に曝される船舶の腐食のメカニズムを考察する。上記の腐食環境下では、船舶に用いられる鋼材の溶解によって生成したFe2+イオンが加水分解するなどし、pHが低下して酸性になるため、主なカソード反応(還元反応)は、海水中の硫酸塩などに由来する硫黄分と水素イオンとの反応であると考えられる。一方、石油系燃料と接触する石油類タンクなどの容器の場合、主なカソード反応は、石油系燃料由来の硫黄分と水素イオンとの反応であると考えられる。いずれの環境下においても、硫黄分と水素イオンとのカソード反応が主に関与していると考えられるが、このような腐食環境下において、BiおよびPを所定の範囲で添加すると、鋼材からの溶出によって生成されるリン酸塩およびビスマス酸塩が、腐食のカソード反応が生じる部位(カソードサイト)に作用し、カソード反応を著しく抑制する。このような抑制作用は、特に、塗膜下やすきま部の腐食に対して顕著に発揮されるため、耐すきま腐食性が向上し、塗装耐食性なども改善されると推察される。 First, we consider the mechanism of corrosion in ships exposed to seawater and constant temperature and humidity. In the above corrosive environment, Fe 2+ ions generated by dissolution of steel materials used in ships are hydrolyzed and the pH is lowered to become acidic, so the main cathode reaction (reduction reaction) It is thought to be a reaction between the sulfur content derived from sulfate and the like and hydrogen ions. On the other hand, in the case of containers such as petroleum tanks that come into contact with petroleum-based fuels, the main cathode reaction is considered to be a reaction between sulfur content derived from petroleum-based fuels and hydrogen ions. In any environment, it is considered that the cathodic reaction between sulfur and hydrogen ions is mainly involved. Under such a corrosive environment, when Bi and P are added in a predetermined range, the reaction from the steel material Phosphate and bismuth produced by elution act on the site where the cathodic reaction of corrosion occurs (cathode site), and remarkably suppress the cathodic reaction. Such a suppressive action is particularly prominent against the corrosion of the crevice portion under the coating film, so that it is presumed that the crevice corrosion resistance is improved and the coating corrosion resistance is also improved.

上記作用を有効に発揮させるためには、BiおよびPを以下のように添加し、且つ、Pの含有量[P]およびBiの含有量[Bi]が下式(1)および(2)を満足することが必要である。   In order to effectively exhibit the above action, Bi and P are added as follows, and the content [P] of P and the content [Bi] of Bi satisfy the following formulas (1) and (2): It is necessary to be satisfied.

Bi:0.0005〜0.40%
Biは、上記のように硫黄分と水素イオンとのカソード反応が主に関与している腐食環境下において、ビスマス酸塩を生成し、ビスマス酸塩がカソードサイトに作用して酸化するなどして耐食性向上に寄与する元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Biを0.0005%以上添加する。ただし、Biを過剰に添加すると、Biが粒界に偏析して靭性の劣化を招くほか、溶接性が低下するため、その上限を0.40%とする。Biの添加量は、0.0008%以上0.38%以下であることが好ましく、0.010%以上0.35%以下であることがより好ましい。
Bi: 0.0005 to 0.40%
Bi produces bismuthate in a corrosive environment in which the cathode reaction between sulfur and hydrogen ions is mainly involved as described above, and bismuthate acts on the cathode site and oxidizes. It is an element that contributes to improving corrosion resistance. In order to effectively exhibit such an action, Bi is added in an amount of 0.0005% or more. However, if Bi is added excessively, Bi will segregate at the grain boundaries to cause deterioration of toughness, and weldability will decrease, so the upper limit is made 0.40%. The addition amount of Bi is preferably 0.0008% or more and 0.38% or less, and more preferably 0.010% or more and 0.35% or less.

P:0.003〜0.050%
Pは、上記のように硫黄分と水素イオンとのカソード反応が主に関与している腐食環境下において、リン酸塩を生成し、リン酸塩がカソードサイトに吸着するなどして耐食性向上に寄与する元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Pを0.003%以上添加する。ただし、Pを過剰に添加すると、靭性や溶接性を劣化させるため、上限を0.050%とする。Pの添加量は0.045%以下であることが好ましく、0.040%以下であることがより好ましい。
P: 0.003 to 0.050%
In the corrosive environment in which the cathode reaction between sulfur and hydrogen ions is mainly involved as described above, P generates phosphate and adsorbs on the cathode site to improve corrosion resistance. It is a contributing element. In order to exhibit such an action effectively, 0.003% or more of P is added. However, if P is added excessively, the toughness and weldability are deteriorated, so the upper limit is made 0.050%. The addition amount of P is preferably 0.045% or less, and more preferably 0.040% or less.

[P]×7+[Bi]<0.50% ・・・ (1)
上記のようにBiおよびPは、いずれも、耐食性向上に寄与する元素であるが、過剰に添加すると、靭性や溶接性に悪影響を及ぼすこと、Pによる悪影響の度合いは、Biの7倍以上であることが、本発明者の実験によって明らかになった。この知見に基づき、更に検討を重ねた結果、BiおよびPによる悪影響を防止するためには、上式(1)の範囲を満足することが有効であることが判明した(後記する実施例を参照)。上式(1)は0.45%未満であることが好ましく、0.40%以下であることがより好ましい。
[P] × 7 + [Bi] <0.50% (1)
As described above, both Bi and P are elements that contribute to the improvement of corrosion resistance. However, when added excessively, they adversely affect toughness and weldability, and the degree of adverse effects due to P is more than 7 times that of Bi. Something has been clarified by experiments of the present inventors. As a result of further investigation based on this knowledge, it has been found that it is effective to satisfy the range of the above formula (1) in order to prevent adverse effects due to Bi and P (see the examples described later). ). The above formula (1) is preferably less than 0.45%, more preferably 0.40% or less.

なお、上式(1)の下限は、本発明で規定する[P]および[Bi]の下限によって必然的に決定され得るが、おおむね、0.02%であることが好ましく、0.04%であることがより好ましい。   The lower limit of the above formula (1) can be inevitably determined by the lower limits of [P] and [Bi] defined in the present invention, but is generally preferably 0.02%, preferably 0.04%. It is more preferable that

0.050≦[P]/[Bi]≦5.0 ・・・ (2)
本発明による耐食性向上作用は、主に、Pの溶解によって生成されるリン酸塩の吸着作用と、Biの溶解によって生成されるビスマス酸塩の酸化作用との相乗作用によって発揮されると考えられるが、このような作用は、PおよびBiの含有量を、それぞれ、単独で制御するだけでなく、これらの含有量の比率を適切に制御することによって有効に発揮されることが、本発明者の実験によって明らかになった。後記する実施例に示すように、上式(2)の範囲を外れると、腐食均一性や耐すきま腐食性が低下する。[P]/[Bi]の比率は、0.055以上4.5以下であることが好ましく、0.06以上4.0以下であることがより好ましい。
0.050 ≦ [P] / [Bi] ≦ 5.0 (2)
It is considered that the corrosion resistance improving action according to the present invention is exhibited mainly by the synergistic action of the adsorption action of phosphate produced by dissolution of P and the oxidation action of bismuth acid salt produced by dissolution of Bi. However, it is the present inventor that such an action is effectively exhibited not only by controlling the contents of P and Bi individually but also by appropriately controlling the ratio of these contents. It became clear by experiment. As shown in the examples to be described later, when the range of the above formula (2) is not satisfied, the corrosion uniformity and crevice corrosion resistance decrease. The ratio of [P] / [Bi] is preferably 0.055 or more and 4.5 or less, and more preferably 0.06 or more and 4.0 or less.

以上、本発明を特徴付ける成分について説明した。   The components that characterize the present invention have been described above.

次に、本発明の鋼材に用いられる他の鋼中成分を説明する。   Next, other steel components used in the steel material of the present invention will be described.

C:0.01〜0.30%
Cは、材料の強度確保のために必要な元素である。船舶の構造部材に要求される最低レベルの強度(使用する鋼材の肉厚にもよるが、概ね400MPa程度)を確保するため、Cを0.01%以上添加する。しかし、0.30%を超えて過剰に添加すると、靱性が劣化する。Cの含有量は、0.02%以上0.28%以下であることが好ましく、0.04%以上0.26%以下であることがより好ましい。
C: 0.01 to 0.30%
C is an element necessary for ensuring the strength of the material. C is added in an amount of 0.01% or more in order to ensure the minimum level of strength required for the structural members of the ship (approximately 400 MPa, depending on the thickness of the steel used). However, if it exceeds 0.30% and is added excessively, toughness deteriorates. The C content is preferably 0.02% or more and 0.28% or less, and more preferably 0.04% or more and 0.26% or less.

Si:0.01〜2.0%
Siは、脱酸と強度確保のために添加される。Siが0.01%未満では、船舶の構造部材造に要求される最低レベルの強度を確保することができない。しかし、Siが2.0%を超えて過剰になると、溶接性が劣化する。Siの含有量は、0.02%以上1.5%であることが好ましく、0.05%以上1.0%以下であることがより好ましい。
Si: 0.01 to 2.0%
Si is added for deoxidation and ensuring strength. If Si is less than 0.01%, the minimum level of strength required for the construction of ship structural members cannot be ensured. However, when Si exceeds 2.0% and becomes excessive, weldability deteriorates. The content of Si is preferably 0.02% or more and 1.5%, and more preferably 0.05% or more and 1.0% or less.

Mn:0.01〜2.0%
Mnは、Siと同様、脱酸と強度確保のために添加される。Mnが0.01%未満では、構造部材に要求される最低レベルの強度を確保することができない。しかし、Mnが2.0%を超えて過剰になると、靱性が劣化する。Mnの含有量は、0.05%以上1.80%であることが好ましく、0.10%以上1.60%以下であることがより好ましい。
Mn: 0.01 to 2.0%
Mn is added for deoxidation and securing of strength, similar to Si. If Mn is less than 0.01%, the minimum level of strength required for the structural member cannot be ensured. However, when Mn exceeds 2.0% and becomes excessive, toughness deteriorates. The Mn content is preferably 0.05% or more and 1.80%, and more preferably 0.10% or more and 1.60% or less.

Al:0.005〜0.10%
Alは、SiおよびMnと同様、脱酸および強度確保のために添加される。Alが0.005%未満では、脱酸作用を有効に発揮することができない。しかし、Alを0.10%を超えて添加すると、溶接性が低下する。Alの含有量は、0.008%以上0.090%であることが好ましく、0.010%以上0.080%以下であることがより好ましい。
Al: 0.005-0.10%
Al, like Si and Mn, is added for deoxidation and securing of strength. If Al is less than 0.005%, the deoxidizing action cannot be exhibited effectively. However, if Al is added in excess of 0.10%, the weldability decreases. The Al content is preferably 0.008% or more and 0.090%, and more preferably 0.010% or more and 0.080% or less.

本発明の鋼材は、上記成分を含有し、残部は鉄および不可避不純物(例えば、S、N、O等)である。   The steel material of the present invention contains the above components, and the balance is iron and inevitable impurities (for example, S, N, O, etc.).

なお、本発明の作用を阻害しない程度に、他の許容成分(例えば、Zr,Hf等)を更に添加してもよい。これらの許容成分は、その含有量が過剰になると靭性が劣化するため、合計で、0.1%程度以下に抑えることが好ましい。   It should be noted that other permissible components (for example, Zr, Hf, etc.) may be further added to such an extent that the action of the present invention is not inhibited. Since these tolerable components are deteriorated in toughness when the content thereof is excessive, it is preferable to suppress them to about 0.1% or less in total.

本発明では、必要に応じて、(i)Cu,Ni,Cr、およびTiよりなる群から選ばれる少なくとも一種、(ii)Ca及び/又はMg、(iii)Sn、As、およびSbよりなる群から選ばれる少なくとも一種、(iv)B、V、およびNbよりなる群から選ばれる少なくとも一種を更に添加しても良く、添加成分の種類に応じて、鋼材の特性は、更に改善される。   In the present invention, if necessary, (i) at least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr, and Ti, (ii) a group consisting of Ca and / or Mg, (iii) Sn, As, and Sb (Iv) At least one selected from the group consisting of B, V, and Nb may be further added, and the properties of the steel material are further improved according to the type of the additive component.

(i)Cu:0.01〜5.0%、Ni:0.01〜5.0%、Cr:0.01〜5.0%、およびTi:0.005〜0.20%よりなる群から選ばれる少なくとも一種
これらの元素は、いずれも、耐食性向上に有効である。
(I) The group consisting of Cu: 0.01 to 5.0%, Ni: 0.01 to 5.0%, Cr: 0.01 to 5.0%, and Ti: 0.005 to 0.20% Any one of these elements selected from is effective for improving corrosion resistance.

このうち、Cu、Cr、およびNiは、表面に緻密な錆の被膜を形成することによって耐食性向上に大きく寄与する。特に、Niは、塗膜下での腐食を抑制して塗装耐食性の向上に寄与する元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、いずれの元素も、0.01%以上添加することが好ましい、ただし、過剰に添加すると、溶接性や熱間加工性が劣化するため、いずれの元素の含有量も、5.0%以下であることが好ましい。Cu、Cr、およびNiは、それぞれ、0.05%以上4.50%以下であることがより好ましい。   Of these, Cu, Cr, and Ni greatly contribute to improving corrosion resistance by forming a dense rust film on the surface. In particular, Ni is an element that contributes to the improvement of coating corrosion resistance by suppressing corrosion under the coating film. In order to effectively exhibit such an action, it is preferable to add any element in an amount of 0.01% or more. However, if excessively added, any of the elements deteriorates weldability and hot workability. The element content is also preferably 5.0% or less. Cu, Cr, and Ni are each more preferably 0.05% or more and 4.50% or less.

一方、Tiは、上記作用のほか、塗膜疵部の腐食を抑制し、塗装耐食性を向上させる元素である。ただし、過剰に添加すると、溶接性や加工性が劣化する。Tiの含有量は、0.008%以上0.15%以下であることがより好ましい。   On the other hand, Ti is an element that, in addition to the above-described effects, suppresses corrosion of the coating film buttock and improves coating corrosion resistance. However, when it adds excessively, weldability and workability will deteriorate. The Ti content is more preferably 0.008% or more and 0.15% or less.

これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用しても良い。   These elements may be added alone or in combination of two or more.

(ii)Ca:0.0005〜0.020%及び/又はMg:0.0005〜0.020%
CaおよびMgは、溶解することによってpHの上昇作用を示し、鉄の溶解が生じている局部アノードの加水分解反応によるpHの低下を抑制して腐食反応を抑え、耐食性を向上させる。このような作用は、Ca、Mgを0.0005%以上添加することによって有効に発揮される。ただし、Ca、Mgを0.020%を超えて過剰に添加すると、加工性および溶接性が低下する。Ca、Mgの含有量は、それぞれ、0.0010%以上0.015%以下であることがより好ましい。CaおよびMgは、単独で添加しても良く、両方添加しても良い。
(Ii) Ca: 0.0005 to 0.020% and / or Mg: 0.0005 to 0.020%
Ca and Mg exhibit an action of increasing pH when dissolved, suppress a decrease in pH due to a hydrolysis reaction of a local anode where iron is dissolved, suppress a corrosion reaction, and improve corrosion resistance. Such an effect is effectively exhibited by adding 0.0005% or more of Ca and Mg. However, when Ca and Mg are added excessively exceeding 0.020%, workability and weldability are deteriorated. The contents of Ca and Mg are more preferably 0.0010% or more and 0.015% or less, respectively. Ca and Mg may be added alone or both may be added.

(iii)Sn:0.001〜0.30%、As:0.001〜0.30%、およびSb:0.001〜0.30%よりなる群から選ばれる少なくとも一種
これらの元素は、上記(i)の元素(Cu等)による錆緻密化作用を促進し、耐食性を更に向上させる。このような作用を有効に発揮させるため、上記元素は、いずれも、0.001%以上添加することが好ましい。ただし、これらの元素を過剰に添加すると、加工性および溶接性が低下するため、いずれの元素も、0.30%以下とすることが好ましい。上記元素の含有量は、それぞれ、0.005%以上0.25%以下であることがより好ましい。これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用しても良い。
(Iii) At least one of these elements selected from the group consisting of Sn: 0.001 to 0.30%, As: 0.001 to 0.30%, and Sb: 0.001 to 0.30% , The rust densification action by the element (i) (Cu, etc.) is promoted to further improve the corrosion resistance. In order to effectively exhibit such an action, it is preferable to add 0.001% or more of any of the above elements. However, if these elements are added excessively, the workability and weldability deteriorate, and therefore, it is preferable that both elements be 0.30% or less. The content of the elements is more preferably 0.005% or more and 0.25% or less. These elements may be added alone or in combination of two or more.

(iv)B:0.0001〜0.010%、V:0.01〜0.50%、およびNb:0.003〜0.50%よりなる群から選ばれる少なくとも一種
これらの元素は、強度の向上に寄与する。ただし、これらの元素を過剰に添加すると、母材靭性が低下する。これらを勘案して、上記元素の好ましい含有量を上記範囲に定めた。Bの含有量は、0.0003%以上0.0090%以下であることがより好ましい。Vの含有量は、0.02%以上0.45%であることがより好ましい。Nbの含有量は、0.005%以上0.45%以下であることがより好ましい。
(Iv) At least one of these elements selected from the group consisting of B: 0.0001 to 0.010%, V: 0.01 to 0.50%, and Nb: 0.003 to 0.50% , It contributes to the improvement. However, if these elements are added excessively, the base material toughness decreases. Taking these into consideration, the preferable content of the above elements is set in the above range. The content of B is more preferably 0.0003% or more and 0.0090% or less. The content of V is more preferably 0.02% or more and 0.45%. The Nb content is more preferably 0.005% or more and 0.45% or less.

本実施形態の鋼材は、必要に応じて、更に塗装が施されていてもよい。例えば、後記する実施例に示すように、タールエポキシ樹脂塗料を用いて塗膜を形成しても良い。あるいは、上記塗料以外の代表的な重防食塗装法、例えば、ジンクリッチペイントやショッププライマーによる塗装を行ってもよい。更に、電気防食などの防食方法を併用することも可能である。これらの方法により、塗装耐食性は更に高められる(後記する実施例を参照)。   The steel material of this embodiment may be further coated as needed. For example, as shown in the examples described later, a coating film may be formed using a tar epoxy resin paint. Or you may perform the typical heavy-duty anticorrosion coating methods other than the said coating, for example, the coating by a zinc rich paint and a shop primer. Furthermore, it is possible to use an anticorrosion method such as cathodic protection in combination. By these methods, the corrosion resistance of coating is further improved (see Examples described later).

本発明の鋼材は、海水などに起因する塩分の付着と湿潤環境下による腐食に対し、優れた耐食性を発揮するだけでなく、例えば、石油系液体燃料タンクなどに適用しても、その腐食環境下において優れた耐食性を発揮することができる。   The steel material of the present invention not only exhibits excellent corrosion resistance against salt adhesion due to seawater or the like and corrosion due to a wet environment, but also when applied to, for example, a petroleum liquid fuel tank, the corrosive environment Excellent corrosion resistance can be exhibited below.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は、下記記実施例によって制限されず、本明細書の前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施しても良く、それらは、いずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following description of the present specification. Included in the technical scope.

実施例1
本実施例では、以下のようにして作製された試験片Aから試験片Cを用い、船舶が腐食される環境を模擬した腐食試験(海水噴霧試験と恒温恒湿試験との繰り返しによる複合サイクル腐食試験)を行った。詳細な実験方法は以下のとおりである。
Example 1
In this example, the test piece A to the test piece C manufactured as follows is used, and a corrosion test simulating an environment in which a ship is corroded (combined cycle corrosion by repeated seawater spray test and constant temperature and humidity test). Test). The detailed experimental method is as follows.

(試験片Aの作製)
まず、表1および表2に示す種々の成分組成(残部:Feおよび不可避不純物)の鋼材(母材)No.1〜35を転炉で溶製し、連造鋳造および熱間圧延によって各種鋼板を作製した。得られた鋼板を切断し、表面を研削することによって、図1に示す試験片A(サイズ約100mm×約100mm×約25mm)を作製した。
(Preparation of test piece A)
First, steel materials (base materials) No. 1 having various component compositions (remainder: Fe and inevitable impurities) shown in Tables 1 and 2 are used. 1 to 35 were melted in a converter and various steel plates were produced by continuous casting and hot rolling. The obtained steel sheet was cut and the surface was ground to prepare a test piece A (size: about 100 mm × about 100 mm × about 25 mm) shown in FIG.

(耐すきま腐食性測定用試験片Bの作製)
図2に示す試験片Bは、以下のようにして作製した。
(Preparation of test piece B for crevice corrosion resistance measurement)
The test piece B shown in FIG. 2 was produced as follows.

まず、図2に示すように、約20mm×約20mm×約5mmのすきま形成用小試験片4個を、前述した試験片Aと同じサイズの大試験片に接触させることにより、すきま部が形成された試験片Bを作製した。ここで、すきま形成用小試験片および大試験片の組成は、すべて、同じである。また、上記のすきま形成用小試験片は、大試験片と同様、表面の研削を行った。すきま形成用小試験片の中心に、図2に示すように約5mmφの孔を設けるとともに、基材側(大試験片側)にねじ孔(不図示)を開けてM4プラスチック製ねじで固定した。   First, as shown in FIG. 2, four small test pieces for forming a gap of about 20 mm × about 20 mm × about 5 mm are brought into contact with a large test piece having the same size as the above-mentioned test piece A to form a gap portion. A test piece B was prepared. Here, the compositions of the small test piece for forming the gap and the large test piece are all the same. Further, the surface of the small test piece for forming a gap was ground in the same manner as the large test piece. As shown in FIG. 2, a hole of about 5 mmφ was provided at the center of the small test piece for forming a gap, and a screw hole (not shown) was opened on the substrate side (large test piece side) and fixed with an M4 plastic screw.

(塗装耐食性測定用試験片Cの作製)
防食塗膜が施された鋼材に傷が付いて素地鋼材が露出したときの塗装耐食性を調べるため、以下のようにして、図3に示す試験片Cを作製した。
(Preparation of test specimen C for coating corrosion resistance measurement)
In order to examine the coating corrosion resistance when the steel material to which the anticorrosion coating film was applied was damaged and the base steel material was exposed, a test piece C shown in FIG. 3 was prepared as follows.

まず、前述した試験片Aと同様にして作製した鋼板(サイズ約100mm×約100mm×約25mm)の全面に、ジンクリッチプライマーの下塗り塗装(平均厚さ約15μm)および変性エポキシ樹脂(平均厚さ約250μm)を順次塗装した。次に、この試験片の片面に、カッターナイフを用い、図3に示すように、素地まで達するカット傷(長さ約100mm、幅約0.5mm)を形成し、塗装耐食性測定用の試験片Cを得た。   First, a zinc rich primer undercoating (average thickness of about 15 μm) and a modified epoxy resin (average thickness) were applied to the entire surface of a steel plate (size of about 100 mm × about 100 mm × about 25 mm) prepared in the same manner as the test piece A described above. About 250 μm) was applied in order. Next, using a cutter knife on one side of this test piece, as shown in FIG. 3, a cut wound (length of about 100 mm, width of about 0.5 mm) reaching the substrate is formed, and the test piece for measuring the coating corrosion resistance C was obtained.

(腐食試験の測定方法)
このようにして得られた試験片A、耐すきま腐食性測定用試験片B、および塗装耐食性測定用試験片Cに対し、以下に示す腐食試験を施した。この腐食試験は、船舶が腐食される環境を模擬したものであり、以下に示すように、海水噴霧試験と恒温恒湿試験との繰り返しによる複合サイクル腐食試験を行った。
(Measurement method for corrosion test)
The following corrosion tests were performed on the specimen A, the crevice corrosion resistance measurement specimen B, and the coating corrosion resistance measurement specimen C thus obtained. This corrosion test simulates the environment in which a ship is corroded, and as shown below, a combined cycle corrosion test was performed by repeating a seawater spray test and a constant temperature and humidity test.

まず、海水噴霧試験を4時間行う。具体的には、上記の試験片A〜Cを水平から60°の角度で傾けた状態で試験槽内に設置し、35℃の人工海水(塩水)を霧状に噴霧した。塩水の噴霧は、常時、連続して合計4時間行った。試験槽内には、面積80cmの円形皿が水平に設置されており、噴霧量は、1時間当たり1.5±0.3mLの人工海水がこの円形皿に任意の位置で採取されるように予め調整されている。 First, a seawater spray test is performed for 4 hours. Specifically, the test pieces A to C were installed in a test tank in a state where the test pieces A to C were inclined at an angle of 60 ° from the horizontal, and 35 ° C. artificial seawater (salt water) was sprayed in a mist form. The spraying of salt water was continuously performed continuously for a total of 4 hours. In the test tank, a circular dish with an area of 80 cm 2 is installed horizontally, and the spray amount is 1.5 ± 0.3 mL of artificial seawater per hour so that it can be collected at any position on this circular dish. Is adjusted in advance.

次に、恒温恒湿試験を4時間行う。具体的には、温度60℃、湿度95%に調整した恒温恒湿試験槽内に、上記の試験片A〜Cを水平から60°の角度で傾けた状態で設置して行った。   Next, a constant temperature and humidity test is performed for 4 hours. Specifically, the test pieces A to C were placed in a constant temperature and humidity test tank adjusted to a temperature of 60 ° C. and a humidity of 95% in a state inclined at an angle of 60 ° from the horizontal.

複合サイクル腐食試験は、上記の海水噴霧試験を4時間、上記の恒温恒湿試験を4時間を行う工程を1サイクルとし、これを繰り返して行い、合計6ヶ月間行った。   In the combined cycle corrosion test, the seawater spray test was performed for 4 hours and the constant temperature and humidity test was performed for 4 hours, and this was repeated for a total of 6 months.

(試験片Aの腐食性)
試験片Aの腐食性(耐全面腐食性および腐食均一性)は、以下のようにして評価した。
(Corrosiveness of specimen A)
The corrosivity (total corrosion resistance and corrosion uniformity) of the test piece A was evaluated as follows.

まず、試験片Aに形成された鉄錆等の腐食生成物を除去するため、JIS K8284に基づき、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中で陰極電解を行った。   First, in order to remove corrosion products such as iron rust formed on the test piece A, cathodic electrolysis was performed in a diammonium hydrogen citrate aqueous solution based on JIS K8284.

次に、腐食試験前後の試験片Aの質量を夫々測定し、板厚の平均減少量D−ave(mm)に換算した。試験片5個の平均減少量D−aveを同様にして算出し、耐全面腐食性を評価した。   Next, the mass of the test piece A before and after the corrosion test was measured and converted into an average reduction amount D-ave (mm) of the plate thickness. The average reduction amount D-ave of five test pieces was calculated in the same manner, and the overall corrosion resistance was evaluated.

また、触針式三次元形状測定装置を用いて試験片Aの最大侵食深さD−max(mm)を求めた。上記のようにして算出された板厚の平均減少量D−aveに対する最大侵食深さD−max(D−max/D−ave)を算出し、腐食均一性を評価した。   Moreover, the maximum erosion depth D-max (mm) of the test piece A was calculated | required using the stylus type three-dimensional shape measuring apparatus. The maximum erosion depth D-max (D-max / D-ave) with respect to the average reduction amount D-ave of the plate thickness calculated as described above was calculated, and the corrosion uniformity was evaluated.

(試験片Bの耐すきま腐食性)
耐すきま腐食性は、以下のようにして最大すきま腐食深さD−crev(mm)を測定することによって評価した。
(Crevice corrosion resistance of specimen B)
The crevice corrosion resistance was evaluated by measuring the maximum crevice corrosion depth D-crev (mm) as follows.

まず、試験片Bに装着されたすきま形成用試験片を取り外した後、すきま部(接触面)を目視観察し、すきま腐食が認められたものについて、試験片Aと同様にして鉄錆等の腐食生成物を除去した。   First, after removing the crevice forming test piece attached to the test piece B, the crevice portion (contact surface) was visually observed, and in the same manner as the test piece A, iron rust or the like was observed for crevice corrosion. Corrosion products were removed.

次に、腐食性の評価に用いた触針式三次元形状測定装置を用いて大試験片側の最大すきま腐食深さD−crev(mm)を測定した。   Next, the maximum crevice corrosion depth D-crev (mm) on the large test piece side was measured using the stylus type three-dimensional shape measuring apparatus used for the evaluation of corrosivity.

(試験片Cの塗装耐食性)
塗装耐食性は、以下のようにして最大膨れ幅を測定することによって評価した。
(Coating corrosion resistance of test piece C)
The coating corrosion resistance was evaluated by measuring the maximum swollen width as follows.

まず、試験片C5個を用意し、カット傷に垂直方向の塗膜膨れ幅(mm)をノギスで測定し、各測定値の最大値を「最大膨れ幅」と定義した。   First, five test pieces C were prepared, and the swollen width (mm) of the coating film in the direction perpendicular to the cut flaw was measured with a caliper, and the maximum value of each measured value was defined as “maximum swollen width”.

表3に、試験片Aの腐食性(耐全面腐食性および腐食均一性)、試験片Bの耐すきま腐食性、および試験片Cの塗装耐食性(最大膨れ幅)の評価基準を示す。表3において、耐食性の各評価項目がすべて「○」または「◎」のものを耐食性に優れている(合格)と定義し、総合判定を「○」または「◎」とした。一方、耐食性の各評価項目に「△」が一つでもあるものを耐食性に劣っている(不合格)と定義した。   Table 3 shows the evaluation criteria of the corrosion resistance (total corrosion resistance and corrosion uniformity) of the test piece A, the crevice corrosion resistance of the test piece B, and the coating corrosion resistance (maximum swollen width) of the test piece C. In Table 3, when each evaluation item of corrosion resistance was “◯” or “◎”, it was defined that the corrosion resistance was excellent (accepted), and the overall judgment was “◯” or “◎”. On the other hand, those having at least one “Δ” in each evaluation item of corrosion resistance were defined as inferior in corrosion resistance (failed).

本実施例では、上記腐食試験の他、0℃でシャルピー衝撃試験を行って吸収エネルギー(vE)を測定し、HAZ靭性を評価した。詳細には、板厚30mmの鋼板を用い、入熱60kJ/mmで溶接(エレクトロガスアーク溶接)を行った後、板厚の1/4部位が中心線となるようにJIS4号試験片を採取(図7を参照)し、0℃でシャルピー衝撃試験を行い、板厚の1/4部位における溶接溶融線(ボンド部)の吸収エネルギー(vE)を求めた。vEが、vE≧100Jのものを合格(○)とし、vE<100Jのものを不合格(×)とした。 In this example, in addition to the corrosion test, a Charpy impact test was performed at 0 ° C. to measure the absorbed energy (vE 0 ), and the HAZ toughness was evaluated. Specifically, a steel sheet having a thickness of 30 mm was used, and after welding (electrogas arc welding) at a heat input of 60 kJ / mm, a JIS No. 4 test piece was collected so that a 1/4 part of the thickness was the center line ( 7), a Charpy impact test was performed at 0 ° C., and the absorbed energy (vE 0 ) of the weld fusion line (bond portion) at a ¼ portion of the plate thickness was obtained. When vE 0 was vE 0 ≧ 100 J, the pass (O) was accepted, and vE 0 <100 J was rejected (X).

本実施例では、耐食性およびHAZ靭性の双方に優れているものを本発明例とし、耐食性およびHAZ靭性の少なくとも一方に劣るものを比較例とした。   In this example, a sample excellent in both corrosion resistance and HAZ toughness was used as an example of the present invention, and a sample inferior to at least one of corrosion resistance and HAZ toughness was used as a comparative example.

表4および表5に、表3に示す腐食性の評価基準に従って評価した結果、および靭性の結果を示す。   Tables 4 and 5 show the results of evaluation according to the corrosive evaluation criteria shown in Table 3, and the results of toughness.

表4および表5より、以下のように考察される。   From Table 4 and Table 5, it is considered as follows.

まず、表4のNo.6〜20、表5のNo.21〜35は、いずれも、本発明の要件を満足する本発明例であり、従来鋼(表4のNo.1)などに比べて耐食性に優れている。なかでも、Cu,Cr,Ni,Tiなどの耐食性向上元素を更に含有するNo.10〜35は、耐食性に一層優れており、船舶用鋼材として極めて有用であることが分かる。   First, No. 4 in Table 4 was used. 6-20, No. 5 in Table 5. 21 to 35 are examples of the present invention that satisfy the requirements of the present invention, and are excellent in corrosion resistance compared to conventional steel (No. 1 in Table 4) and the like. Among these, No. 1 further contains an element for improving corrosion resistance such as Cu, Cr, Ni, Ti. 10-35 are much more excellent in corrosion resistance, and it turns out that it is very useful as a steel material for ships.

これに対し、Biを含有しない従来鋼(表4のNo.1)は、耐食性に劣っている。   In contrast, conventional steel containing no Bi (No. 1 in Table 4) is inferior in corrosion resistance.

また、No.2は、Biの含有量が少ない比較例であり、No.4およびNo.5は、それぞれ、PとBiとの含有量の比([P]/[Bi])が本発明の範囲を下回るか超える比較例である。これらの比較例は、従来鋼のNo.1に比べ、耐全面腐食性はやや改善しているが、腐食均一性や耐すきま腐食性の改善効果は認められなかった。   No. No. 2 is a comparative example with a low Bi content. 4 and no. 5 is a comparative example in which the content ratio of P and Bi ([P] / [Bi]) is below or exceeds the range of the present invention. These comparative examples are Nos. Of conventional steels. Compared to 1, the overall corrosion resistance was slightly improved, but no improvement in corrosion uniformity or crevice corrosion resistance was observed.

一方、No.3は、Biの含有量および[P]/[Bi]は本発明の要件を満足しているが、[P]×7+[Bi]の値が本発明の範囲を超える比較例であり、従来鋼のNo.1に比べて耐食性は改善されたものの、vEは100J未満となり、HAZ靭性に劣っている。 On the other hand, no. 3 is a comparative example in which the Bi content and [P] / [Bi] satisfy the requirements of the present invention, but the value of [P] × 7 + [Bi] exceeds the range of the present invention. No. of steel Although corrosion resistance was improved compared to 1, vE 0 was less than 100 J, which is inferior to HAZ toughness.

実施例2
本実施例では、実施例1のように海水環境を模擬した腐食試験の代わりに、実際に船を運行して腐食試験を実施した(実践暴露試験)。具体的には、以下のようにして作製された試験片Dから試験片Fを原油タンカーに取り付けて運行を行ったときの腐食状況および靭性を評価した。ここで使用した試験片D〜Fのサイズ(厚さを除く)は、実施例1で使用した試験片A〜Cの3倍であり、実施例1と同様にして、耐全面腐食性、腐食均一性、耐すきま腐食性、及び塗装耐食性を測定し、耐食性を評価した。
Example 2
In this example, instead of the corrosion test simulating the seawater environment as in Example 1, the ship was actually operated to conduct the corrosion test (practical exposure test). Specifically, the corrosion state and toughness when the test piece D to the test piece F produced as follows were attached to a crude oil tanker and operated were evaluated. The size (excluding thickness) of the test pieces D to F used here is three times that of the test pieces A to C used in Example 1, and in the same manner as in Example 1, the overall corrosion resistance and corrosion Uniformity, crevice corrosion resistance, and paint corrosion resistance were measured to evaluate the corrosion resistance.

詳細な実験方法は以下のとおりである。   The detailed experimental method is as follows.

(試験片Dの作製)
まず、前述した表1および表2に示す種々の成分組成(残部:Feおよび不可避不純物)の鋼材(母材)No.1〜35を転炉で溶製し、連造鋳造および熱間圧延によって各種鋼板を作製した。得られた鋼板を切断し、表面を研削することによって、図4に示す試験片D(サイズ約300mm×約300mm×約25mm)を作製した。
(Preparation of test piece D)
First, steel materials (base materials) No. 1 having various component compositions (remainder: Fe and inevitable impurities) shown in Tables 1 and 2 described above. 1 to 35 were melted in a converter and various steel plates were produced by continuous casting and hot rolling. The obtained steel plate was cut and the surface was ground to prepare a test piece D (size: about 300 mm × about 300 mm × about 25 mm) shown in FIG.

(耐すきま腐食性測定用試験片Eの作製)
図5に示す試験片Eは、以下のようにして作製した。
(Preparation of test piece E for crevice corrosion resistance measurement)
The test piece E shown in FIG. 5 was produced as follows.

まず、図5に示すように、約60mm×約60mm×約5mmのすきま形成用小試験片4個を、前述した試験片Dと同じサイズの大試験片に接触させることにより、すきま部が形成された試験片Eを作製した。ここで、すきま形成用小試験片および大試験片の組成は、すべて、同じである。また、上記のすきま形成用小試験片は、大試験片と同様、表面の研削を行った。すきま形成用小試験片の中心に、図5に示すように約10mmφの孔を設けるとともに、基材側(大試験片側)にねじ孔(不図示)を開けてM8プラスチック製ねじで固定した。   First, as shown in FIG. 5, four small test pieces for forming a gap of about 60 mm × about 60 mm × about 5 mm are brought into contact with a large test piece having the same size as the test piece D described above to form a gap portion. A test piece E was prepared. Here, the compositions of the small test piece for forming the gap and the large test piece are all the same. Further, the surface of the small test piece for forming a gap was ground in the same manner as the large test piece. As shown in FIG. 5, a hole of about 10 mmφ was provided at the center of the small test piece for forming a gap, and a screw hole (not shown) was opened on the substrate side (large test piece side) and fixed with an M8 plastic screw.

(塗装耐食性測定用試験片Fの作製)
防食塗膜が施された鋼材に傷が付いて素地鋼材が露出したときの塗装耐食性を調べるため、以下のようにして、図6に示す試験片Fを作製した。
(Preparation of test specimen F for coating corrosion resistance measurement)
In order to investigate the coating corrosion resistance when the steel material to which the anticorrosion coating film was applied was damaged and the base steel material was exposed, a test piece F shown in FIG. 6 was prepared as follows.

まず、前述した試験片Dと同様にして作製した鋼板(サイズ約300mm×約300mm×約25mm)の全面に、ジンクリッチプライマーの下塗り塗装(平均厚さ約250μm)および変性エポキシ樹脂(平均厚さ約250μm)を順次塗装した。次に、この試験片の片面に、カッターナイフを用い、図6に示すように、素地まで達するカット傷(長さ約300mm、幅約0.5mm)を形成し、塗装耐食性測定用の試験片Fを得た。   First, a zinc rich primer undercoat (average thickness of about 250 μm) and a modified epoxy resin (average thickness) were applied to the entire surface of a steel plate (size of about 300 mm × about 300 mm × about 25 mm) prepared in the same manner as the test piece D described above. About 250 μm) was applied in order. Next, using a cutter knife on one side of this test piece, as shown in FIG. 6, a cut wound (about 300 mm in length and about 0.5 mm in width) reaching the substrate is formed, and the test piece for coating corrosion resistance measurement is formed. F was obtained.

(腐食試験の測定方法)
このようにして得られた試験片D、耐すきま腐食性測定用試験片E、および塗装耐食性測定用試験片Fに対し、以下に示す腐食試験を施した。この腐食試験は、前述したように船舶が腐食される環境を想定して設定されたものである。
(Measurement method for corrosion test)
The following corrosion tests were performed on the specimen D, the crevice corrosion resistance measurement specimen E, and the paint corrosion resistance measurement specimen F thus obtained. As described above, this corrosion test is set assuming an environment in which a ship is corroded.

まず、VLCC(Very Large Crude Carrier)原油タンカーのタンク内面の底板および上甲板の裏面に、上記の各試験片を10個ずつ取り付け、通常通りの運航を5年間行った後、各試験片の腐食の程度を以下のようにして調べた。   First, 10 pieces of each of the above test pieces were attached to the bottom plate of the tank inner surface of the VLCC (Very Large Crude Carrier) crude oil tanker and the back of the upper deck, and after normal operation for 5 years, the corrosion of each test piece was observed. The degree of was examined as follows.

(試験片Dの腐食性(耐全面腐食性および腐食均一性))
耐全面腐食性は、前述した試験片Aの腐食性測定方法と同様にして板厚の平均減少量D−ave(mm)を算出し、試験片10個の平均減少量D−aveを算出することにより評価した。
(Corrosiveness of specimen D (overall corrosion resistance and corrosion uniformity))
For the overall corrosion resistance, the average reduction amount D-ave (mm) of the plate thickness is calculated in the same manner as the above-described method for measuring the corrosion resistance of the test piece A, and the average reduction amount D-ave of 10 test pieces is calculated. It was evaluated by.

また、腐食均一性は、前述した試験片Aの腐食性測定方法と同様にして板厚の平均減少量D−aveに対する最大侵食深さD−max(D−max/D−ave)を算出することにより評価した。   For the corrosion uniformity, the maximum erosion depth D-max (D-max / D-ave) with respect to the average reduction D-ave in the plate thickness is calculated in the same manner as the above-described method for measuring the corrosivity of the test piece A. It was evaluated by.

(試験片Eの耐すきま腐食性)
耐すきま腐食性は、前述した試験片Bの腐食性測定方法と同様にして各試験片の大試験片側の最大すきま腐食深さD−crev(mm)をそれぞれ測定し、各測定値の最大値を「最大すきま腐食深さD−crev(mm)」と定義した。
(Crevice corrosion resistance of specimen E)
For crevice corrosion resistance, the maximum crevice corrosion depth D-crev (mm) on the large test piece side of each test piece was measured in the same manner as in the above-described method for measuring the corrosivity of test piece B, and the maximum value of each measured value. Was defined as “maximum crevice corrosion depth D-crev (mm)”.

(試験片Fの塗装耐食性)
塗装耐食性は、前述した試験片Cの腐食性測定方法と同様にして各試験片の塗膜膨れ幅(mm)をそれぞれ測定し、各測定値の最大値を「最大膨れ幅」と定義した。
(Coating corrosion resistance of test piece F)
For coating corrosion resistance, the coating film swollen width (mm) of each test piece was measured in the same manner as the above-described method for measuring the corrosiveness of the test piece C, and the maximum value of each measured value was defined as “maximum swollen width”.

表6に、試験片Dの腐食性(耐全面腐食性および腐食均一性)、試験片Eの耐すきま腐食性、および試験片Fの塗装耐食性(最大膨れ幅)の評価基準を示す。表6において、耐食性の各評価項目がすべて「○」または「◎」のものを耐食性に優れている(合格)と定義し、耐食性の総合判定を「○」または「◎」とした。一方、耐食性の各評価項目に「△」が一つでもあるものを耐食性に劣っている(不合格)と定義した。   Table 6 shows the evaluation criteria of the corrosion resistance (overall corrosion resistance and corrosion uniformity) of the test piece D, the crevice corrosion resistance of the test piece E, and the coating corrosion resistance (maximum swollen width) of the test piece F. In Table 6, when each evaluation item of corrosion resistance was “◯” or “◎”, it was defined that the corrosion resistance was excellent (accepted), and the overall judgment of corrosion resistance was “◯” or “◎”. On the other hand, those having at least one “Δ” in each evaluation item of corrosion resistance were defined as inferior in corrosion resistance (failed).

本実施例では、上記腐食試験の他、前述した実施例1と同様にしてHAZ靭性を評価した。   In this example, in addition to the corrosion test, the HAZ toughness was evaluated in the same manner as in Example 1 described above.

ここでは、耐食性およびHAZ靭性の双方に優れているものを本発明例とし、耐食性およびHAZ靭性の少なくとも一方に劣るものを比較例とした。   Here, a sample excellent in both corrosion resistance and HAZ toughness was used as an example of the present invention, and a sample inferior to at least one of corrosion resistance and HAZ toughness was used as a comparative example.

表7および表8に、表6に示す腐食性の評価基準に従って評価した結果、および靭性の結果を示す。   Tables 7 and 8 show the results of evaluation according to the corrosive evaluation criteria shown in Table 6 and the results of toughness.

表7および表8に示す実験結果は、前述した実施例1における表4および表5に示す実験結果と全く同じである。すなわち、本発明の要件を満足する鋼材を用いた場合は、表7のNo.6〜20、表8のNo.21〜35に示すように、耐食性および靭性の双方に優れているのに対し、本発明の要件を満足しない鋼材を用いた場合は、表7のNo.1〜5に示すように耐食性および靭性の両方が低下するか、あるいは耐食性は良好であるが靭性が低下する、といった不具合が見られた。   The experimental results shown in Table 7 and Table 8 are exactly the same as the experimental results shown in Table 4 and Table 5 in Example 1 described above. That is, when steel materials satisfying the requirements of the present invention are used, No. in Table 7 6-20, No. 8 in Table 8. As shown in Tables 21 to 35, when steel materials that are excellent in both corrosion resistance and toughness but do not satisfy the requirements of the present invention are used, As shown to 1-5, both the corrosion resistance and toughness fell, or the malfunction that corrosion resistance was favorable but toughness fell was seen.

本実施例の実験結果より、本発明の要件を満足する鋼材を用いれば、実践腐食環境下においても、優れた耐食性と靭性を確保することが実証された。   From the experimental results of this example, it was proved that excellent corrosion resistance and toughness were ensured even in a practical corrosion environment if a steel material satisfying the requirements of the present invention was used.

図1は、実施例1で用いた試験片Aの外観形状を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing the external shape of the test piece A used in Example 1. FIG. 図2は、実施例1で用いた耐すきま腐食性測定用試験片Bの外観形状を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing the appearance of the crevice corrosion resistance test piece B used in Example 1. FIG. 図3は、実施例1で用いた塗装耐食性測定用試験片Cの外観形状を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing the appearance of the test piece C for coating corrosion resistance measurement used in Example 1. FIG. 図4は、実施例2で用いた試験片Dの外観形状を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing the external shape of the test piece D used in Example 2. FIG. 図5は、実施例2で用いた耐すきま腐食性測定用試験片Eの外観形状を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing the external shape of the test piece E for crevice corrosion resistance measurement used in Example 2. FIG. 図6は、実施例2で用いた塗装耐食性測定用試験片Fの外観形状を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing the external shape of the test piece F for coating corrosion resistance measurement used in Example 2. 図7は、HAZ靭性の試験片採取位置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a HAZ toughness specimen collection position.

Claims (5)

C:0.01〜0.30%(質量%の意味。以下同じ)、Si:0.01〜2.0%、Mn:0.01〜2.0%、Al:0.005〜0.10%、Bi:0.0005〜0.40%、P:0.003〜0.050%を含有し、残部:Feおよび不可避不純物であり、下式(1)および(2)を満足し、原油タンクに用いられるものであることを特徴とする耐食性および靭性に優れた船舶用鋼材。
[P]×7+[Bi]<0.50% ・・・ (1)
0.050≦[P]/[Bi]≦5.0 ・・・ (2)
式中、[ ]は、各元素の含有量(%)を意味する。
C: 0.01 to 0.30% (meaning mass%; the same applies hereinafter), Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0.01 to 2.0%, Al: 0.005 to 0. 10%, Bi: 0.0005 to 0.40%, P: 0.003 to 0.050%, balance: Fe and inevitable impurities, satisfying the following formulas (1) and (2) , A marine steel with excellent corrosion resistance and toughness, characterized by being used in crude oil tanks .
[P] × 7 + [Bi] <0.50% (1)
0.050 ≦ [P] / [Bi] ≦ 5.0 (2)
In the formula, [] means the content (%) of each element.
更に、Cu:0.01〜5.0%、Ni:0.01〜5.0%、Cr:0.01〜5.0%、およびTi:0.005〜0.20%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項1に記載の鋼材。   Furthermore, Cu: 0.01 to 5.0%, Ni: 0.01 to 5.0%, Cr: 0.01 to 5.0%, and Ti: 0.005 to 0.20% The steel material according to claim 1 containing at least one selected. 更に、Ca:0.0005〜0.020%及び/又はMg:0.0005〜0.020%を含有する請求項1または2に記載の鋼材。   Furthermore, the steel materials of Claim 1 or 2 containing Ca: 0.0005-0.020% and / or Mg: 0.0005-0.020%. 更に、Sn:0.001〜0.30%、As:0.001〜0.30%、およびSb:0.001〜0.30%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材。   Furthermore, it contains at least one selected from the group consisting of Sn: 0.001 to 0.30%, As: 0.001 to 0.30%, and Sb: 0.001 to 0.30%. 4. The steel material according to any one of 3. 更に、B:0.0001〜0.010%、V:0.01〜0.50%、およびNb:0.003〜0.50%よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の鋼材。   Furthermore, it contains at least one selected from the group consisting of B: 0.0001 to 0.010%, V: 0.01 to 0.50%, and Nb: 0.003 to 0.50%. 4. The steel material according to any one of 4 above.
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